Тимофеев Г.А. - Теория механизмов и машин. Курс лекций, страница 9

2 4 6 8 р,...........,.............,, 3 6 9 12 Первое из этих соотношений между подвижными звеньями и кинематическнми парами реализуегся в рассмотренной диаде Сильвестера (см. рис. ЗА, а). Кроме того, существуют еще четыре группы Ассура, в которых  — это вращательные кинематические пары, П вЂ” поступательные (рис. 3,5, а, 6, в, г). Группа, имеющая два подвижных звена и три одноподвижные кинематичсские пары, называется двухиоводковай группой Ассура. Если к первичному механизму присоединить несколько групп Ассура, то класс и порядок механизма определяются классом и порядком наиболее сложной группы.

Класс группы определяется количеством поводков внутренних кннематических пар. Порядок группы определяется количеством внешних пар, которыми группа присоединяется к механизму. Кинематические пары, которыми звенья группы присоединяются между собой, называются внугиренньми. Кинематические пары, которыми звенья группы присоединяются к другим звеньям или стойке, называются внешними кинематическими парами. Второе сочетание чисел звеньев (и = 4) и кипематических пар (р, = 6) позволяет реализовать две различные Локцнп 3 Рис.

3.7 Ряс. 3.5 б Рис. 3.6 структурные группы. Эти группы приведены на рис. 3.6: структурная группа с тремя внешними кинематнческими парами (а) и структурная группа с двумя внешними кинематическими парами (б) (на рисунке обозначены: 1 — 5 — звенья, А — С вЂ” кинематические пары).

Присоединение структурных групп, изображенных на рнс. 3.5, а„б, к элементарным первичным механизмам и стойке приводит к образованию следующих простых механизмов (рис. 3.7): структурная группа с тремя внешними ьннгоз кт ктурнык групп с помопгью ктрукгурнык Формул 33 кинематическими парами (а); структурная группа с двумя внешними кинематическими парами (б). Заметим, что в механизме (см. рис. З.б„а) в зависимости от выбора начального звена можно выделить две или одну структурные группы.

Действительно, если в качестве начального звена выбрать звено 1, то структурная группа будет иметь вид, изображенный на рис. 3.5, а. Если за начальное звено взять, например, звено 5, то в механизме (см. рис. З.б) можно выделить две двухповодковые структурные группы (диады Сильвестера). При проектировании плоских механизмов чаще всего применяется метод наслоения групп' Ассура. При атом механизм образуется из первичного механизма и присоединенных групп нулевой подвижности. Чтобы избежать избыточных связей, необходимо их отсутствие как в группах, так и в первичном механизме. При структурном синтезе механизмов без избыточных связей необходимо соблюдать правила: ° число первичных механизмов равно Иг; ° присоединяемые группы звеньев, образующие после присоединения замкнутый контур, должны иметь в своем составе набор кинематических пар, сумма подвижностей которых равна шести для пространственного механизма и трем — для плоскогомеханизма.

55 л сцаз Ксасссфякацяя ст Таблица 3.1 Классификация структурных групп Классификация структурных групп Анализ (3.6) — (3.10) показывает, что в машинах и механизмах имеется большое количество разнообразных структурных групп. Это усложняет их анализ и синтез. С цельс> упрощения изучения и анализа группы Ассура пытаются классифицировать. В настоящее время нет единой классификации всех структурных групп. Наиболее полно проклассифицированы только группы Ассура, существующие в трехмерном трехподвижном пространстве, допускающем два независимых поступательных движения вдоль осей Х и 1' и одно вращательное вокруг оси 7. Отметим, что в современном машиностроении именно механизмы, существующие в трехмерном трехподвижном пространстве, нашли самос широкое распространение на практике.

Потому в данной лекции рассмотрим классификацию структурных групп и так называемых гглоских механизмов. Напомним, что механизмы с высшими парами можно привести к механизмам с низшими кинематнческими парами. В настоящее время признано, что лучшей классификацией механизмов с низшими кинематическими парами, которые существуют в трехмерном трехподвижном пространстве, является структурная классификация Ассура-Артоболевского 13]. Достоинством втой классификации является то, что с ее помощью не только упрощаются структурный анализ и синтез механизмов, но она увязываегся и с методами кинематического, силового и динамического исследования механизмов.

Каждый рычажный механизм рассматривается как система, состоящая из элементарного первичного механизма, который в классификации Ассура — Артоболевского назван механизмом 1 класса, и соединенных с ним и между собой структурных групп. Все механизмы и структурные группы, входящие в них, делятся на классы, а класс механизма в целом определяется высшим классом структурной группы, которая в него входит.

Элементарные механизмы условно отнесены к механизмам 1 класса. Класс структурной группы определяется числом кинематических пар, входящих в замкнутый контур, образованный внутренними кинематическнми парами. При этом двухповодковая структурная группа (см. рис. ЗА, а), не имексщая замкнутого контура, отнесена ко второму классу (табл. 3.1). Порядок группы определяется числом внешних кинематических пар. Так как на практике наибольшее применение нашла двухповодковая группа, то в зависимости от места размещения на ней вращательных и поступательных кинематических пар зта группа разделяется еще и по видам (рис. 3.7). Виды двухповодковых структурных групп частично рассмотрены в предыдущем разделе (двухповодковые группы Ассура, см. рис.

3.5). К первому виду отнесена диала, у которой все кинематические пары — В,С и  — вращательные (рис. 3.5, а). Диада, у которой одна из внешних кинематических пар— 1) является поступательной, отнесена ко второму виду (рис. 3.5, б). Диада, у которой внутренняя пара С поступательная„относится к третьему виду (рис. 3.5, в). Двухповодковая группа, у которой две внешние кинематические пары А и С поступательные, отнесена к четвертому виду (рис. 3.5, г) И, наконец, ~ руина, у которой одна внешняя А и одна внутренняя В пары — поступательные, отнесена к пятому виду (рис. 3.5, д). Казалось бы, путем последовательной замены в диале Сильвестера вращательных кинематических пар поступательными можно заменить все три вращательные пары на 57 Лекция 3 Кяассификацяя сц) т7анык ГВ7яя Пример 2 Дадо: М = й'+ Г„+ 1'к поступательные. Однако делать этого нельзя, так 'как в этом случае получим не структурную гру|шу, а клиновой механизм, который не является структурной группой и существует в другом по подвижности пространстве.

При проектировании механизмов без избыточных связей чаще всего применяется метод наслоения групп, предложенный Л. В. Ассуром. При этом механизм образуется из первичного механизма 1обычно кривошип со стойкой) и присоединенных к нему групп нулевой подвижности. Чтобы избежать избыточных связей, необходимо, чтобы они отсутствовали как в первичном механизме, тпк и в присоединяемых группах. При структурном синтезе механизма без избыточных связей с 1У= 1 (частный случай) необходимо соблюдать правила: ° замкнутая кинематическая цепь механизма с И'= 1 и одним контуром без избыточных связей (~у = 0) должна иметь такой набор кинематических пар, чтобы сумма их подвижностей была равна семи для пространственного механизма и четырем — для плоского; ° последующие присоединяемые группы звеньев должны иметь в своем составе такой набор кинематических пар, чтобы сумма подвижностей образованного после присоединения замкнутого контура была равна шести для пространственного механизма и трем — для плоского.

Давайте разберем два примера структурного синтеза (рис. 3.8-3.9). Пример 1 Дада: М = й'+ Г, + Гг Рнс. 3.9 Рис. 3.8 Структурный анализ — задача, обратная синтезу. Структурный анализ заданного механизма следует производить путем расчленения его на структурные группы и первичные механизмы в порядке, обратном образованию механизма. От структурной схемы механизма при этом отделяют по одной все структурные группы таким образом, чтобы оставшаяся цепь продолжала быть механизмом. После снятия всех групп должны остаться первичные механизмы, количество которых определяет число степеней свободы механизма (рис.

3.10). Лекция 3 И'„, = Зп — 2р; И' =3-5 — 2-7=1; И', = 1. и. Лекция 4 О1.н, Рнс. 3.10 Пример 3 Ддцв: поперечно-строгальный станок. Контрольные вопросы и задания к лекции 3 1. Что называется синтезом механизма? 2. Что входит в задачи структурного синтеза механизмов? 3. Расскажите о структурной классификации механизмов с ннзгцнмн кннематнческнмн парами в трехмерном трехподвнжном пространстве. 4.

Дайте определение группы Ассура. 5. Что определяет порялок структурной группы? В-,Что называется первичным механизмом? Назовите нзвсствь1е первичные механизмы. Проектирование плоских рыча1кных механизмов Плоские рычажные механизмы, звенья которых образуют вращательные или поступательные кинематические пары, получили широкое распространение в современном машино- и приборостроении. К достоинствам механизмов относятся высокая технологичность изготовления, возможность выполнения шарнирных соединений на подшипниках качения и небольшой износ соприкасающихся поверхностей, долговечность и надежность в работе.

Кроме того, для механизмов, образованных при помощи звеньев, входящих в низшие пары (в отличие от кулачковых механизмов), не требуется пружин и других устройств, обеспечивающих постоянное замыкание кинематических пар. Подавляющее большинство шарнирно-рычажных механизмов преобразует равномерное движение ведущего звена в неравномерное движение ведомого и относится к механизмам с нелинейной функцией положения ведомого звена.